主客体式光折变聚合物中空间明孤子的动态演化特性.pdfVIP

第 51卷第 4期 2002年4月 物 理 学 报 Vol51，No4，April，2002 1000—3290／2002／51(04)／0818—05 ACTAPHYSICA SINICA @2002Chin．PhysSoc 主客体式光折变聚合物中空间明孤子的 动态演化特性 郝中华 ‘刘劲松 ”(西安电子科技太学技术物理学院，西安 710071) ”(华 中科拄太学激光技术国家重点实验室，武祝 430074) (2001年 7月 12日收到 ；2001年9月28日收到修改稿) 研究了主客体式光折变聚合物中空间明孤子的动态演化特性 ，讨论 了振幅微扰和宽度微扰对其传播特性 的影 响．结果表明．人射渡为 明孤子渡时．能够在聚舍物 中稳定直线传播 ；在较小微扰情况下．孤子渡经短距离传播后能 够演化为明孤子渡；当微扰比较大时，光波不能在聚合物中稳定传播，而是呈现周期性震荡现象 关键词 ：光折变效应 ，光折变聚合物，空间孤子 PACC：4265S．7820 形成 ． 1．引 言 就 目前而言，大部分工作仅对该孤子 的形成条 件和空 间形状 等基本物理 特性做 了初步 的研 近年来光折变空间孤子引起人们 的广泛关注 ． 究 。 ，关于孤子在聚合物材料 中的动态演化特性 其 中关于光折变晶体中的空间光孤子特性 已经开展 的工作还未见有开展 ．本文从光折变聚合物中明孤 了很多研究，许多理论已El趋成熟 ．二十世纪九 子的生存条件出发 ，通过数值求解方法，研究了明孤 十年代初 ，人们又发现了聚合物光折变材料 一 ，与 子在聚合物中的动态演化特性以及微扰对其传播特 无机光折变材料相比，光折变聚合物具有容易制备 、 性的影响．这对于研究光束在聚合物材料中的传播 均匀性好 、可根据需要进行人为设计等优点，是一类 特性 ，以及聚合物材料在集成光学和光通信领域 中 很有希望的光折变材料 ．在所有的光折变聚合物中， 应用，有着理论指导意义． 以光电导聚合物为基体掺杂有高浓度非线性生色团 的主客体式聚合物是一种 良好的光折变聚合物．它 2．基本理论 们由于取 向增强效应 ，因此可以产生高效光折变效 应 ．最近 ，Shen和 Shan等 预言了在主客体式光折 设光折变聚合物如图 1所示放置，其上沿 方 变聚合物 中也可以形成空间光孤子 ．在光的照射下 ， 向施加有外电场E。，入射激光 ，沿 方 向在聚合物 光折变聚合物中的光敏化剂可提供可迁移的电荷 ， 内传播且只沿 方向衍射 ，，为背景光 ． 这些可迁移的电荷在扩散作用和外加电场的作用下 迁移至别处 ，电荷在迁移过程 中还可被各种 陷阱俘 获而 固定下来 ，进而在材料中形成电荷场，空间电荷 场可使聚合物中的非线性色 团重新取 向，通过取 向 增强效应和电光效应使材料 的折射率发生变化 ．材 料折射率 的变化反过来会对入射光束产生一定的空 间限制作用，当这种 限制作用与光束 的衍射发散作 用相平衡时，在光折变聚合物中就会有空间光孤子 国家 自然科学基金(批准号贷助的课题 图 I 光路装置图 联系作者 4期 郝中华等 ：主客体式光折变聚合物 中空间明孤子 的动态演化特性 8l9 在稳态条件下，将人射光的电场分量表示为慢 子包络的积分表达式 变化包络形式即 =甜 (，)exp(ik) ，，则慢 ±(一口) s 变化包络 (，)满足傍轴方程